CN205827156U - 一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于农业智能监控领域，具体涉及一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，其包括监控中心和设置在温室大棚内的数据采集终端，所述监控中心包括监控主机、ZigBee协调器和GSM模块；所述数据采集终端无线连接所述监控中心的ZigBee协调器，其采集大棚内的环境数据通过ZigBee网络传输到ZigBee协调器，同时接收监控中心的控制命令对环境进行调节；ZigBee协调器将采集到的环境数据发送给监控主机，监控主机对采集到的环境数据进行检测并与设定的阈值进行对比，在检测到采集的环境数据超过或者低于设定的阈值时，进行报警，并通过GSM模块外发给用户手持智能终端。本实用新型所公开的大棚环境监控系统，基本实现了对大棚内环境状况的监测和调节，具有较强的实用性。

Description

一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统

技术领域

本实用新型涉及农业智能监控领域，特别涉及一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统。

背景技术

随着全球经济及科学技术的发展，世界农业技术发生了巨大变化，将农业生产与现代技术有机结合的设施农工得到迅猛发展，他以规模化、集约化、综合化、智能化、机械化、自动化等特点成为现代农业的重要组成部分。

现代设施农业，广义是指利用温室、大棚等设施进行动植物生产的技术，而狭义上是指利用温室、大棚等设施进行农作物栽培的技术，主体设备都是温室或大棚这种封闭式生产体统合理掌控封闭生产体系内动植物的温湿度、光照、CO2浓度，对于提高产量实现较高的经济效益具有重要意义。

设施农业的迅速发展，出现了许多新问题。主要体现在：设施农业的整体发展水平还不高，机械化、自动化、智能化和标准化程度较低，工程技术和信息技术的集成运用不够，农场品的质量低。现有的温湿度采集传输系统大多基于集群通信系统，GSM以及CDMA/GPRS等技术，存在网络建设成本高、后期维护难度大、公共网络接入速度低、开发成本高、每月付月租费等不足。而物联网技术的趋于成熟，传感器产品的多样化，为设施农业的集成发展找到了突破口。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，以解决原有的农业监测领域智能化程度不高的问题。

实现本实用新型的技术方案是，一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，包括监控中心和若干个设置在温室大棚内的数据采集终端，其特征在 于，所述监控中心包括监控主机、ZigBee协调器和GSM模块；所述数据采集终端无线连接所述监控中心的ZigBee协调器，其采集大棚内的环境数据通过ZigBee网络传输到监控中心内的ZigBee协调器，同时接收所述监控中心的控制命令对环境进行调节；所述ZigBee协调器通过串口连接将采集到的环境数据发送给监控主机，所述监控主机对采集到的环境数据进行检测并与设定的阈值进行对比，在检测到采集的环境数据超过或者低于设定的阈值时，进行报警，并通过GSM模块外发给用户手持智能终端，比如手机。

进一步地，所述数据采集终端包括：环境数据采集传感器、ZigBee无线传输模块、STM32芯片以及电源模块，其中，所述温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器、ZigBee无线传输模块分别连接STM32芯片，所述温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器采集到的环境数据将通过ZigBee无线传输模块发送给监控中心。

进一步地，所述数据采集终端还包括排风扇控制模块和连接该排风扇控制模块的排风扇，以及卷帘控制模块和连接该卷帘控制模块的卷帘门，所述排风扇控制模块和卷帘控制模块分别连接所述STM32芯片，所述STM32芯片接收所述监控中心发送的控制命令，给所述所述排风扇控制模块和卷帘相应指令并控制排风扇和/或卷帘门开始工作或停止工作。

进一步地，所述监控中心还包括一警报器，连接所述监控主机，其在监控主机检测到某环境数据超过或者低于设定的阈值时，启动报警。

进一步地，所述监控系统还包括一网关模块，用于将GSM模块的指令进行协议转换后发送给用户手机。

进一步地，所述环境数据采集传感器包括：温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器和光强传感器。

优选地，所述温湿度传感器为SHT11数字温湿度传感器。

进一步地，所述监控中心还包括一数据存储器，连接所述监控主机，用于存储检测到的环境数据。

本实用新型所公开的一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，可实现大棚内环境的智能化监测，通过ZigBee无线连接，低功耗，速度快，价格低廉，监控中心可以绘制温湿度曲线，并集中监测大棚内的各项数据，可以把收 到的各项数据与库里的数据对比，得出控制策略，自动调用专家库控制大棚内的设备来调节大棚内的各项指标，同时给用户发送信息，用户也可以选择控制策略。该中心是数据控制仓储中心，可以查看控制所有的无线传输模块数据和运行情况，并可以把所有传感器数据按时间、按分布情况存储到数据库中，可以提供给农业专家做研究和实验。

附图说明

图1为本实用新型的一个优选实施例中基于微处理器控制的大棚环境监控系统的结构示意图。

图2为本实用新型的一个优选实施例中基于微处理器控制的大棚环境监控系统的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例所公开的一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，主要是为了实现对大棚内植物生长的环境进行智能化监测和智能化调节的目的。

参见图1和图2所示，一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，包括监控中心10和设置在温室大棚内的数据采集终端20，其中，所述监控中心10包括监控主机、ZigBee协调器和GSM模块；所述数据采集终端20无线连接所述监控中心的ZigBee协调器，其采集大棚内的环境数据通过ZigBee网络传输到监控中心内的ZigBee协调器，同时接收所述监控中心10的控制命令对环境进行调节；所述ZigBee协调器通过串口连接将采集到的环境数据发送给监控主机，所述监控主机对采集到的环境数据进行检测并与设定的阈值进行对比，在检测到采集的环境数据超过或者低于设定的阈值时，进行报警，并通过GSM模块外发给用户手机，用户手机也可以通过该GSM模块给控制中心相应的指令，此时，可以在用户手机上装上具有此控制功能的APP。

具体来说，所述数据采集终端20包括：环境数据采集传感器、ZigBee无线传输模块、STM32芯片以及电源模块，其中，所述温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器、ZigBee无线传输模块分别连接STM32芯片，各个传感器可设置多个，安装于大棚的不同地方，所述温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器采集到的环境数据将通过ZigBee无线传输模块发送给监控中心。所述环境数据采集传感器包括：温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器和光强传感器。其中，所述温湿度传感器优选为SHT11数字温湿度传感器。当然还可以包括其它检测传感器，比如CO浓度、氨气浓度传感器等等。监控中心10把接收到的数据进行实时显示和存储，数据存储通过设置的存储器来完成。

为了实现大棚内环境的自动化调节，所述数据采集终端20还包括排风扇控制模块和连接该排风扇控制模块的排风扇，以及卷帘控制模块和连接该卷帘控制模块的卷帘门，所述排风扇控制模块和卷帘控制模块分别连接所述STM32芯片，所述STM32芯片接收所述监控中心10发送的控制命令，给所述排风扇控制模块和卷帘相应指令并控制排风扇和/或卷帘门开始工作或停止工作。

参照图2，图2中，以温湿度传感器为例，温湿度检测点设于不同处，传感器也设有多个，监控中心10把接收到的温湿度数据进行实时显示，同时绘制出温湿度动态变化曲线图，如果采集到的温湿度超过设定的阈值值，监控中心进行报警并通过GSM模块以短信的方式向用户告知，用户通过监控中心发送控制命令，控制排风扇控制模块和/或卷帘模块启动以调节温湿度和光照面积，此外，监控中心中设有数据存储模块，可以建立温湿度数据库、导出历史数据库，对每一个节点温湿度的值在某一日期进行查询并绘制出温湿度变化图。监控中心可以绘制温湿度曲线，并集中监测大棚内的各项数据，可以把收到的各项数据与库里的数据对比，得出控制策略，自动调用专家库控制大棚内的设备来调节大棚内的各项指标，同时给用户发送信息，用户也可以选择控制策略。该中心是数据控制仓储中心，可以查看控制所有的无线传输模块数据和运行情况，并可以把所有传感器数据按时间、按分布情况存储到数据库中，可以提供给农业专家做研究和实验。

所述监控中心10还包括一警报器(图中未示出)，连接所述监控主机，其在监控主机检测到某环境数据超过或者低于设定的阈值时，启动报警。

所述监控系统还包括一网关模块，用于将GSM模块的指令进行协议转换后发送给用户手机，此外，用户手机可通过该网关模块向监控中心发送调控指令，比如需要开启降温处理，开启避光处理等。

在本实用新型一个优选的实施例中，所述数据采集终端20对数据的处理是采用了STM32芯片，STM32这个MCU是基于Cortex-M3内核的STM32F103系列芯片、基于ARMv7体系结构的32位标准RISC(精简指令集)处理器，提供很高的代码效率，它是不需操作系统的ARM，其性能远高于51系列单片机，但开发过程与51系列单片机一样简便，因而在很多应用场合可替代51系列单片机。但是传统的嵌入式微处理器要么是8位的处理器，性能有限，要么是32位基于ARM的微处理器在使用上需要嵌入式操作系统的支持，比如Linux操作系统，使得系统不够精炼。这一情况直到ARM公司推出Cortex-M内核才得以改善，它无需操作系统，可以像单片机一样使用C语言进行编程，极大的减少了开发者的工作量。该系列微处理器工作频率为72MHz，内置高达128K字节的Flash存储器和20K字节的SRAM，具有丰富的通用I/O端口。作为最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。丰富的片上资源使得STM32F103系列微处理器在多种领域都显示出了强大的发展潜力。

在本实用新型另一个优选的实施例中，对无线数据的传输采用ZigBee传输，下层终端节点与上层监控中心的通信都是通过zigBee系统来实现。ZigBee传输具有低功耗、速度快、价格低廉的特点。

与现有技术相比，本实用新型所公开的基于微处理器控制的大棚环境监控系统，基本实现了对大棚内环境状况的监测和调节，具有较强的实用性。

虽然以上结合优选实施例对本实用新型进行了描述，但本领域的技术人员应该理解，本实用新型所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，在不背离由所附权利要求书限定的本实用新型精神和范围的情况下，可对本实用新型作出各种修改、增加、以及替换。

Claims (5)

1.一种基于微处理器控制的大棚环境监控系统，包括监控中心和设置在温室大棚内的数据采集终端，其特征在于，所述监控中心包括监控主机、ZigBee协调器和GSM模块；所述数据采集终端无线连接所述监控中心的ZigBee协调器，其采集大棚内的环境数据通过ZigBee网络传输到监控中心内的ZigBee协调器，同时接收所述监控中心的控制命令对环境进行调节；所述ZigBee协调器通过串口连接将采集到的环境数据发送给监控主机，所述监控主机对采集到的环境数据进行检测并与设定的阈值进行对比，在检测到采集的环境数据超过或者低于设定的阈值时，进行报警，并通过GSM模块外发给用户手持智能终端；

所述数据采集终端包括：环境数据采集传感器、ZigBee无线传输模块、STM32芯片以及电源模块，其中，所述环境数据采集传感器包括：温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器和光强传感器，所述温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器、ZigBee无线传输模块分别连接STM32芯片，所述温湿度传感器、光敏传感器、CO₂浓度传感器采集到的环境数据将通过ZigBee无线传输模块发送给监控中心；

所述监控中心还包括一警报器，连接所述监控主机，其在监控主机检测到某环境数据超过或者低于设定的阈值时，启动报警。

2.如权利要求1所述的大棚环境监控系统，其特征在于，所述数据采集终端还包括排风扇控制模块和连接该排风扇控制模块的排风扇，以及卷帘控制模块和连接该卷帘控制模块的卷帘门，所述排风扇控制模块和卷帘控制模块分别连接所述STM32芯片，所述STM32芯片接收所述监控中心发送的控制命令，给所述所述排风扇控制模块和卷帘相应指令并控制排风扇和/或卷帘门开始工作或停止工作。

3.如权利要求1或2所述的大棚环境监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括一网关模块，用于将GSM模块的指令进行协议转换后发送给用户手机。

4.如权利要求1所述的大棚环境监控系统，其特征在于，所述温湿度传感器为SHT11数字温湿度传感器。

5.如权利要求1所述的大棚环境监控系统，其特征在于，所述监控中心还包括一数据存储器，连接所述监控主机，用于存储检测到的环境数据。